JP4358961B2

JP4358961B2 - エバポレータ用フィン

Info

Publication number: JP4358961B2
Application number: JP2000056890A
Authority: JP
Inventors: 大輔森
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Showa Denko KK
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: JP2001241874A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば自動車用カーエアコンのエバポレータ等に好適に採用することができる熱交換器用フィンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は自動車用カーエアコンのエパポレータをその一部を切り欠いて示す斜視図、図５は図４のＶ−Ｖ線断面に相当するフィンの概略断面図である。両図に示すように、このエバポレータは、コルゲートフィン（３）を挟んで両側に複数の熱交換チューブ（１）（２）が配置されている。コルゲートフィン（３）は、熱交換チューブ（１）（２）の長さ方向に所定の間隔おきに互いに平行に並列配置された複数の薄板状ルーバーフィン（４）を有しており、ルーバーフィン（４）の各間に通風路（６）が形成されている。
【０００３】
各ルーバーフィン（４）には、その所要部が切り起こされることにより、通風路（６）を流れる空気の流れ方向（Ａ）に沿って所定の間隔おきに複数のルーバー（５）が形成されている。
【０００４】
自動車用のエバポレータは、高い性能を維持しつつ、車体に効率良く搭載できるように、幅３２〜５０ｍｍ程度の薄幅化が要求されている。
【０００５】
このような状況下において、従来、上記エバポレータにおけるルーバー（５）の切り起こし角度（ルーバー角度）、隣合うルーバー（５）の間隔（ルーバーピッチ）、隣合うルーバーフィン（４）の間隔（フィンピッチ）等は、実験データ等に基づいて、個々に最適値が定められており、これらの最適値を基に、フィン構造を設計製作することにより、低い圧力損失（通風抵抗）及び高い熱伝達率を有する高性能の薄型エバポレータを得るようにしている。
【０００６】
【発明の背景】
しかしながら、上記したルーバー角度、ルーバーピッチ、フィンピッチ等の最適値は、それぞれ個別に存在するものであるため、たとえこれらを全て最適値に設定したとしても、ルーバー（５）及びルーバーフィン（４）間で悪影響を及ぼし合う恐れもあり、両者間の関係を考慮した場合には、必ずしも、最適な性能が得られるというものではない。従って、ルーバー及びルーバーフィン間の相関関係の最適化を図り得る新たな手段の開発が望まれるところである。
【０００７】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、より一層高性能化を図ることができる熱交換器用フィンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意努力した結果、エバポレータ等における熱交換器用フィンにおいて、ルーバーの構成とルーバーフィンの構成との間には、圧力損失及び熱伝達率等の熱交換性能に影響を与える相関関係が存在するという知見を得た。更にその知見を基に、本発明者は引き続き綿密な研究を繰り返し行った結果、上記相関関係を具現化したパラメータを見出すとともに、そのパラメータの最適値を見出し、本発明を成すに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、複数のルーバーフィンが、互いに平行にかつ所定の間隔おきに並列配置されて、前記複数のルーバーフィンの各間に通風路が形成される一方、各ルーバーフィンに、前記通風路に沿って所定の間隔おきに複数のルーバーが切り起こし状に設けられた熱交換器用フィンにおいて、前記ルーバーの前記ルーバーフィンに対する傾斜角度を「θ」、隣合うルーバーの間隔を「Ｌｐ」、隣合うルーバーフィンの間隔を「Ｆｐ」、隣合うルーバーフィン間における前記ルーバーの配列方向への位置ずれ寸法を「Ｌｄ」として、１≦Ｆｐ／（Ｌｐ・ｔａｎθ−Ｌｄ）≦３の関係式を満足させるように構成されてなるものを要旨としている。
【００１０】
ここで、本発明特有のパラメータ（ｎ）は、上記関係式のＦｐ／（Ｌｐ・ｔａｎθ−Ｌｄ）によって特定されるものであり、このパラメータ（ｎ）を１〜３の範囲内に設定することにより、ルーバーフィン及びルーバー間の相互関係を最適な状態に設定することができる。
【００１１】
なお、ｎが１に満たない場合、又は３を超える場合には、圧力損失及び熱伝達率等の熱交換性能が低下する恐れがある。
【００１２】
一方、本発明においては、上記したルーバーフィン及びルーバー間の相互関係を、より一層最適な状態に設定するために、以下の構成を採用するのが好ましい。
【００１３】
すなわち本発明においては、前記複数のルーバーフィンのうち、ひとつおきのルーバーフィン間において、前記ルーバーがその配列方向の位置を一致させた状態に配置されてなる構成を採用するのが良い。
【００１４】
更に本発明においては、前記複数のルーバーフィンが、その隣合うルーバーフィンが互いに連接されたコルゲートフィンにより構成されてなるものを採用するのが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施形態である熱交換器用フィンが適用されたエバポレータのフィン部分を示す概略断面図であって、上記図４のＶ−Ｖ線断面に相当する図、図２はその要部を拡大して示す断面図である。両図に示すように、このエバポレータのフィン部分は、薄板がコルゲート状に折曲加工されたコルゲートフィン（１０）により構成されている。このコルゲートフィン（１０）は、所定の間隔おきに互いに平行に並列配置された複数の薄板状ルーバーフィン（１１）を具備しており、複数のルーバーフィン（１１）の各間には通風路（１５）が形成されている。
【００１６】
各ルーバーフィン（１１）には、その所要部が切り起こされることにより、通風路（１５）を流れる空気の流れ方向（Ａ）に沿って複数のルーバー（１２）が所定の間隔おきに形成されている。
【００１７】
ここで図２に示すように、本実施形態において、ルーバー（１２）のルーバーフィン（１１）に対する傾斜角度、つまりルーバー（１２）の切り起こし角度（ルーバー角度）を「θ」、隣合うルーバー（１２）の間隔（ルーバーピッチ）を「Ｌｐ」、隣合うルーバーフィン（１１）の間隔（フィンピッチ）を「Ｆｐ」としたとき、各ルーバーフィン（１１）のルーバー角度（θ）、ルーバーピッチ（Ｌｐ）、フィンピッチ（Ｆｐ）はそれぞれ等しく設定されている。
【００１８】
また、隣合うルーバーフィン（１１）間においては、ルーバー（１２）がその配列方向（空気の流れ方向Ａ）に沿って位置をずらせた状態に配置されるとともに、ひとつおきのルーバーフィン（１１）間においては、ルーバー（１２）がその配列方向（Ａ）の位置が一致する状態に配置されている。換言すれば、奇数行目同士のルーバーフィン（１１）は、全てルーバー（１２）の配列方向の位置が一致しており、偶数行目同士のルーバーフィン（１１）も、全てルーバー（１２）の配列方向の位置が一致している。更に奇数行目のルーバーフィン（１１）と偶数行目のルーバーフィン（１１）との間においては、ルーバー（１２）が配列方向（Ａ）に位置をずらせた状態に配置されている。
【００１９】
なお、本実施形態のフィンにおいては、図１に示すように、空気流入側の半分と、流出側の半分とは、左右対称の構造となっている。
【００２０】
一方、本実施形態では、隣合うルーバーフィン（１１）間において、ルーバー（１２）の配列方向（Ａ）への位置ずれ寸法（ルーバー差位）を「Ｌｄ」としたとき、ルーバー角度（θ）、ルーバーピッチ（Ｌｐ）、フィンピッチ（Ｆｐ）及びルーバー差位（Ｌｄ）の相関関係を示す特有のパラメータ（ｎ）が、所定の範囲内に設定されている。
【００２１】
このパラメータ（ｎ）は、Ｆｐ／（Ｌｐ・ｔａｎθ−Ｌｄ）によって特定されるものであり、このパラメータ（ｎ）が１〜３の範囲内に設定されている。
【００２２】
すなわち本実施形態のフィンは、１≦ｎ＝Ｆｐ／（Ｌｐ・ｔａｎθ−Ｌｄ）≦３の関係式を満足するものである。
【００２３】
ここで、パラメータ（ｎ）と熱交換器性能との関係を表す実測データのグラフを図３に示す。なお同図において、横軸にパラメータ（ｎ）を示し、一方側の縦軸に圧力損失（ｄＰ）、他方側の縦軸に熱伝達率（ｈ）を示している。
【００２４】
上図から明らかなように、１≦ｎ≦３の場合には、熱伝達率（ｈ）が高くて、圧力損失（ｈ）は低くなっており、高い熱交換性能が得られるのが判る。特にパラメータ（ｎ）が１．２５以上、２．０以下の範囲では、より一層高い熱交換性能が得られる。
【００２５】
以上のように、本実施形態の熱交換器用フィンによれば、ルーバー角度（θ）、ルーバーピッチ（Ｌｐ）、フィンピッチ（Ｆｐ）及びルーバー差位（Ｌｄ）の相関関係を示すパラメータ（ｎ）に基づいて製作するものであるため、ルーバーフィン（１１）及びルーバー（１２）間の相互関係を最適な状態に設定することができるので、ルーバー角度、ルーバーピッチ、フィンピッチ等を、それぞれ個別に最適値に設定する場合だけのものに比べて、より一層優れた熱交換性能を得ることができる。
【００２６】
なお言うまでもなく、本発明においては、従前におけるルーバーフィン（１１）やルーバー（１２）の各個別データも参照した上で更に、上記パラメータ（ｎ）を特定範囲内に設定するのが良い。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の熱交換器用フィンによれば、ルーバー角度、ルーバーピッチ、フィンピッチ及びルーバー差位の相関関係を示すパラメータを最適値に設定するものであるため、従前におけるルーバーフィン及びルーバーの各個別の構成に加えて、ルーバーフィン及びルーバー間の相互関係も最適な状態に設定することができるので、より一層優れた熱交換性能を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態が適用されたエバポレータのフィンを示す概略断面図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本実施形態特有のパラメータと熱交換性能との関係を示すグラフである。
【図４】従来のエバポレータをその一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面に相当するフィンの概略断面図である。
【符号の説明】
１０…コルゲートフィン
１１…薄板
１２…ルーバー
１５…通風路
Ａ…空気流れ方向
Ｆｐ…フィンピッチ
Ｌｄ…ルーバー差位
Ｌｐ…ルーバーピッチ
θ…ルーバー角度

Claims

複数のルーバーフィンが、互いに平行にかつ所定の間隔おきに並列配置されて、前記複数のルーバーフィンの各間に通風路が形成される一方、各ルーバーフィンに、前記通風路に沿って所定の間隔おきに複数のルーバーが切り起こし状に設けられたエバポレータ用フィンにおいて、
前記ルーバーの前記ルーバーフィンに対する傾斜角度を「θ」、
隣合うルーバーの間隔を「Ｌｐ」、
隣合うルーバーフィンの間隔を「Ｆｐ」、
隣合うルーバーフィン間における前記ルーバーの配列方向への位置ずれ寸法を「Ｌｄ」として、
１．２５≦Ｆｐ／（Ｌｐ・ｔａｎθ−Ｌｄ）≦２．０の関係式を満足させるように構成され、
各ルーバーフィンのルーバー角度（θ）、ルーバーの間隔（Ｌｐ）、ルーバーフィンの間隔（Ｆｐ）はそれぞれ等しく設定され、
前記複数のルーバーフィンのうち、ひとつおきのルーバーフィン間において、前記ルーバーがその配列方向の位置を一致させた状態に配置されて、
奇数行目同士のルーバーフィンは、全てルーバーの配列方向の位置が一致し、偶数行目同士のルーバーフィンは、全てルーバーの配列方向の位置が一致し、
前記複数のルーバーフィンが、その隣合うルーバーフィンが互いに連接されたコルゲートフィンにより構成され、
前記コルゲートフィンを挟んで両側に複数の熱交換チューブが配置されてなることを特徴とするエバポレータ用フィン。